оценка экологического состояния почв и растительности

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ
ПОЙМЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ РЕКИ БИРА В ПРЕДЕЛАХ Г. БИРОБИДЖАНА
В.Б. Калманова
Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН, г. Биробиджан
Проблема загрязнения почвенного и растительного покровов периодически
затопляемых речных пойм стоит в ряду наиболее актуальных экологических проблем. В
литературных источниках очень мало информации по оценке экологического состояния
пойменных территорий в условиях урбанизированной среды, несмотря на то, что многие
города расположены в бассейнах рек и уровень антропогенной нагрузки на них
достаточно велик. Рост отрицательного влияния на эти территории привел к тому, что
техногенные потоки вещества превышают их естественные уровни, причем в некоторых
местах на порядки [2]. Поэтому возникла необходимость изучения экосостояния речных
пойм с целью сохранения их как уникальных природных объектов.
Для разработки рациональной стратегии природоохранной деятельности и
формирования системы мероприятий по предотвращению техногенного загрязнения
речных пойм исключительно важным является не только контроль уровня загрязненности
пойменных почв и растительности, но и изучение процессов миграции загрязняющих
веществ в пределах пойменных ландшафтов.
Целью данной работы является оценка экологического состояния почв и
растительности пойм р. Бира в пределах городской черты для разработки программ по
улучшению качества пойменных территорий.
Исследования почв и растительности поймы р. Бира проводились в течении четырех
лет (2003-2006 гг.). Экспериментальные площадки были заложены на пойменных участках
вдоль всего русла р. Бира в пределах г. Биробиджана. В качестве примера рассмотрим
пойменные участки, расположенные в трех районах города: в северо-западном (ул.
Набережная), в центральном (парк КиО и п. Партизанский), юго-восточном (ул.
Широкая), а также фоновую территорию (крайний северо-запад города – Индустриальный
район), выбранную с учетом розы ветров, планировочной структуры, типологии почв,
рельефа и геохимических барьеров (табл. 1).
Одну из приоритетных групп загрязняющих веществ в городах образуют тяжелые
металлы (ТМ), содержание которых в почвах и ассимилирующих органах растений может
служить первичным тестом, позволяющим оценить степень техногенного воздействия.
Поэтому оценка пойменной территории производилась по 8 химическим элементам:
цинку (Zn), свинцу (Pb), меди (Cu), кобальту (Co), кадмию (Cd), никелю (Ni), железу (Fe)
и марганцу (Mn), которые являются наиболее характерными поллютантами для
Биробиджана в соответствии со сложившимися особенностями природных, а также
антропогенных типов почв и источников загрязнения.
Источниками поступления данных химических элементов могут служить в основном
предприятия легкой промышленности, ОАО «Трансстрой», асфальтовый завод и ТЭЦ.
Кроме того, установлено, что одним из основных источников загрязнения пойменных
ландшафтов являются бытовые и промышленные отходы, а также вынос поллютантов
водами р. Бира. В центре города и на окраинах, на берегу реки происходит строительство
жилых многоэтажных домов и коттеджей, выпас скота, прогулка домашних животных и
т.д.
В качестве критериев для оценки пойменной территории использовались ПДК и
фоновые аналоги почв и растительности, собранные на эталонной площадке. Проведенное
исследование показало, что в пойменных почвах обнаружено превышение меди, цинка,
свинца, никеля, кобальта, кадмия. Кроме того, в связи с природными геохимическими
особенностями территории в почвах Биробиджана находится повышенное содержание
железа и низкая концентрация марганца (рис. 1).
Т абл и ца 1
Характеристика исследуемых площадок в пойме р. Бира г. Биробиджана
Адрес площадки
1. п. Партизанский
2. ул. Широкая
Тип почв
Вид древостоя
Степень
антропогенной
нагрузки
Бурые лесные почвы на
сохранившемся минеральном
профиле с дерновым горизонтом
вторичного происхождения
Ива Шверина,
ива росистая
Сильная степень
нарушенности
Вторично-дерновая на
остаточном лесном буроземе
Вяз приземистый, бархат
амурский, тополь дрожащий
Средне-сильная
степень
нарушенности
3. ул. Набережная
Дерновая слабогумусированная
супесчаная на супесчаном
аллювии
4. Парк КиО
Слабодерновая на супесчаннопесчанном аллювии
5. Индустриальный
район (фон)
Бурая лесная на аллювии
Вяз приземистый, ясень
маньчжурский, бархат
амурский, сирень амурская,
ива росистая
Береза плосколистная, ива
Шверина, ясень
маньчжурский, яблоня
ягодная
Береза плосколистная, дуб
монгольский
мг/кг
мг/кг
150
100
4000
3000
2000
1000
0
1
Слабая степень
нарушенности
Средняя степень
нарушенности
Слабая степень
нарушенности
2
3
4
5
железо
мг/кг
50
800
600
400
0
200
0
1
2
3
4
5
2
33. п. 4 Партизанский;
5
6
1. ПДК;1 2. Фон;
4. ул.
Широкая; 5. Парк КиО;
1. Фон; 2. п. Партизанский; 3. ул.
Широкая; 4. Парк КиО;
6. ул. Набережная
5. ул. Набережная
медь
цинк
свинец
марганец
Рис. 1. Загрязнение пойменных почв г. Биробиджана (2005 г.)
Отметим, что содержание в почве ТМ в малых дозах полезно, поскольку они
способствуют питанию и росту растений; избыток – вызывает у зеленых насаждений
токсикозы, которые по мере роста концентрации сначала лишь задерживают рост
растений, а затем происходит хлороз листьев, их отмирание и повреждение корневой
системы [4].
Выявлена прямая зависимость накопления ТМ в дендрофлоре от концентрации
поллютантов в почве (коэффициент корреляции равен 0,5).
По расчетам среднего значения концентрации ТМ в растениях образуется
следующий убывающий ряд (на примере листьев ивы Шверина и тополя душистого –
мг/кг) [1]:
Zn Со Сu
Ni
Fe Pb





(ива Шверина)
2,3 2,1 1,5 0,6 0,3 0,2
Zn Сu Fe Ni Pb Со





(тополь душистый)
4,5 4,1 2,8 2,3
2
1
Содержание Fe во всех видах растений превышает фоновый уровень в 3 раза, а
концентрация Mn, напротив, в 2–17 раз ниже фона. Столь слабое участие Mn в
биогеохимическом круговороте загрязненных городских ландшафтов объясняется низким
содержанием и слабой подвижностью в почвах (из-за щелочного рН почв дерновогумусового горизонта).
Кроме того, экологическое состояние почв и растительности пойменных территорий
было определено по суммарному показателю концентрации ТМ (СПК) [1, 3, 5]. В
результате было выявлено 5 уровней лито- и биогеохимических аномалий ТМ.
Преобладают аномалии слабого, среднего и высокого уровней загрязнения почв и
растений, а также выделены относительно чистые территории с комплексным
содержанием ТМ менее 1 (фоновая территория – СПК 0,1) и экологические напряженные
территории (п. Партизанский – СПК 60,6). Также было проведено визуальное наблюдение
за состоянием почвенного покрова (захламленность территории, наличие источников
загрязнения, механические повреждения и т.д.) и морфологическими характеристиками
органов растений, по результатам мониторинга была разработана 4-х балльная шкала, по
которой определена степень антропогенной нагрузки на данные природные компоненты
(табл. 1).
Таким образом, проведенные исследования подтвердили, что в основном почва и
растительность пойменных территорий загрязнены в районах прямого воздействия
человека – п. Партизанский (частные дома), Парк КиО (центр города), а также участки,
попадающие под воздействие промышленных предприятий. Выявлено, что практически в
каждом районе города имеются площади с неудовлетворительным показателем состояния
пойменной растительности и высоким суммарным показателем концентрации
загрязняющих веществ. Примерно до 35% пойменного древостоя и почв загрязнены
тяжелыми металлами. Тем не менее, есть пойменные участки на территории города с
хорошим состоянием почв и растительности (северо-западная окраина города).
Основные направлениями деятельности по улучшению состояния пойменных
территорий должны включать: благоустройство русла рек и строительство
гидротехнических сооружений; экологический мониторинг почв, растительности и
снежного покрова, так как с таянием снегов поллютанты поступают на поверхность
ландшафта.
Полученные результаты могут быть учтены при разработке перспективных
программ развития городских территорий и сохранения объектов окружающей среды.
Список литературы
1. Калманова В.Б. Анализ накопления тяжелых металлов в почвах, снежном покрове и
растительности урбанизированных территорий (на примере г. Биробиджан) //
Территориальные исследования Дальнего Востока: мат-лы III регион. школы-семинара
молодых ученых, аспирантов и студентов. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН, ДВГСГА,
2005. С. 40–42.
2. Матинян Н.Н., Русаков А.В., Бахматова К.А. Почвы и город // Мат-лы научн. конф.
«Экология Санкт-Петербурга и его окрестностей». С-Пб, 2005. С. 80–82.
3. Маслов Н.В. Градостроительная экология. М: Высшая школа, 2002. 284 с.
4. Сидорович Е.А., Сергейчик С.А. Физиолого-биохимические критерии оценки влияния
промышленных эмиссий на растения и биоиндикация загрязнения воздуха // Тез. докл.
Всесоюз. школы «Влияние промышленных предприятий на окружающую среду».
Пущино: Пущинский научный центр, 1984. С. 177–179.
5. Экогеохимия городских ландшафтов / под ред. Н.С. Касимова. М: изд-во Моск. ун-та,
1995. 328 с.